前瞻技術脈動：先進材料與技術（202508）

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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2025年4月11日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術（202508）

摺疊未來：摺紙模組如何重新定義建築
多年來，研究人員一直試圖創建具有必要承重能力，同時能保持快速部署和重新配置能力的摺紙系統。由University of Michigan研究團隊發表於《Nature Communications》期刊的研究成果指出，該團隊開創了在建造橋樑和庇護所等承重結構中使用折紙模組的先河，展示了這些元件的多功能性和適應性。該創新為在自然災害後迅速重建基礎設施，以及在以往具有挑戰性的環境中進行建設，包括太空，提供了可能性。該突破涉及折紙啟發(origami-inspired)設計，可折疊至極小體積並擴展成各種形狀，為快速組裝和拆卸結構（如音樂會場地和活動舞臺）提供解決方案。研究團隊進一步在折紙建築方面取得重大進展，解決了承重能力和部署速度方面的挑戰。該團隊的模組化和厚度均勻的折紙(MUTO)系統可創建能支撐極大負荷的結構，同時保持厚度的一致性，確保了重量的均勻分佈。該研究是由U.S. National Science Foundation和Automotive Research Center資助。
參考資料：Folding the Future: How Origami Modules Are Redefining Construction. SciTechDaily. 2024/04/29.

處於爆炸邊緣：新科學如何使舊反應更安全
在化工產業的歷史上，由於某些反應所需的危險和易爆化學品，曾發生過多起事故，有時是致命的。由Max Planck Institute for Kohlenforschung研究團隊發表於《Science》期刊的研究成果指出，該團隊開發了一種新的合成方法，旨在減輕與爆炸性化學反應相關的風險，從而改善化工產業。傳統方法中使用的芳基重氮鹽(aryldiazonium salt)，由於其高反應性和不穩定性，常導致事故，甚至爆炸和致命傷亡。研究團隊的新方法簡化了合成過程，消除了隔離或積累易揮發芳基重氮鹽的需求，從而降低了爆炸風險。透過結合合成步驟並利用自然硝酸鹽還原過程，新方法不僅增強了安全性，還透過利用易得且廉價的化學品，為化工產業提供了節省成本的機會。該創新方法不僅解決了長期存在的安全問題，還開闢了以往由於傳統方法的風險而受阻的探索新化學反應的途徑。
參考資料：At the Edge of Explosion: How New Science Is Making Old Reactions Safer. SciTechDaily. 2024/05/05.

「優於石墨烯」的材料開發可能改進可植入技術
在過去十年裡，我們在理解手性(chiral)無機奈米粒子的化學和物理方面取得了很大的進展，但是對於手性二維硼烯(borophene)奈米片(nanoplatelet)及其對複雜生物網路的影響幾乎一無所知。由Pennsylvania State University研究團隊發表於《ACS Nano》期刊的研究成果指出，該團隊開發了一種新方法，透過賦予手性（chirality，或稱為handedness）來增強二維材料硼烯(borophene)，使其在先進感測器和可植入醫療設備方面具有更大的應用潛力。這種手性，類似於分子的左右手性，使硼烯能與細胞和蛋白質前體(precursor)等生物實體進行獨特的交互作用。硼烯是硼(boron)的原子級薄片型態，有著優於石墨烯的特性，如更好的導電性、更薄、更輕、更堅固和更柔韌。該突破為未來在生物感測器、藥物傳遞系統和成像技術方面的應用開啟了大門。該研究是由Centers for Disease Control and Prevention、U.S. National Science Foundation和 Department of Defense資助。
參考資料：Better than graphene' material development may improve implantable technology. Science Daily. 2024/05/07.

特殊的絲綢薄片透過發出良好的振動來抑制聲音
無論是意圖生成聲波還是試圖減輕不受歡迎的噪音，聲音控制都是一個具有挑戰和機會的領域。由MIT研究團隊發表於《Advanced Materials》期刊的研究成果指出，該團隊設計出一種新穎的方法，利用輕薄的織物來消除或阻擋聲音，為那些因噪音污染而困擾的人提供緩解。研究團隊透過在織物表面附著壓電纖維(piezoelectric fiber)來將織物轉化為揚聲器。當電流通過纖維時，它會迅速來回移動，產生振動，從而產生聲波。透過讓這些聲波與不需要的噪音不同步(out of phase)，織物可將噪音消除，類似於降噪耳機的原理。在實驗測試中，一塊8x8公分的絲綢方塊可發出高達70分貝的聲音，將噪音降低了37分貝。此外，織物還可透過阻礙振動的傳播使聲音不能移動，達到抑制噪音的效果。實驗結果顯示，該技術能將絲綢中的振動減少高達95%，並將聲音反射回其來源處高達68%。(1392字；圖1)
參考資料：Special silk sheets suppress sound by giving off good vibrations. New Atlas. 2024/05/09

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